近日,吴昊教授团队及香港理工大学、香港城市大学合作者在蒸发能量收集研究领域取得新进展,相关成果以“Drinking-bird-enabled triboelectric hydrovoltaic generator(饮水鸟驱动的摩擦式水伏发电机)”为题发表在Cell的姊妹刊Device上。吴昊教授为第一作者,香港理工大学王钻开教授为通讯作者,华南理工大学为本论文第一单位。
作为地球上最大的能量载体,水蒸发过程捕获了地表近一半的太阳辐射能量,若能将其高效转化为电能则对于人类社会的可持续发展具有重要意义。虽然目前已经开发出了许多将蒸发能转化为电能的水伏发电技术,但这些技术在很大程度上依赖于离子在纳米材料附近运动产生的较低的流动电势(streaming potential),离子-材料相互作用的有限空间和对水体的利用不足导致该过程能量转换效率通常较低。
基于此,本文提出了一种利用水蒸发潜热和摩擦电效应收集蒸发能的新方法。该装置结合了一个“饮水鸟”发动机和一个摩擦电纳米发电机,首先将蒸发的潜热转化为低频运动,然后将机械能转化为电能。利用这种饮水鸟摩擦水伏发电机(DB-THG),通过自然环境中的水分蒸发可产生超过100 V的电压,远超以往报道数值。研究团队成功利用该技术,通过水蒸发能量为液晶显示器、温湿度传感器等小型电子设备供电。该项研究为蒸发能量高效收集提出了新的技术路径及可行的技术方案。
文章发表后受到国内外的广泛关注,被CNN、CBS、Eurek Alert 、Electronics Weekly、Tech Xplore、ScienceDail、南华早报、中国科学报、腾讯网等国内外媒体追踪报道和邀请专访。
CBS:https://www.cbsnews.com/news/drinking-bird-science-class-toy-renewable-clean-energy-idea-study/
Electronics Weekly:https://www.electronicsweekly.com/news/research-news/drinking-bird-toy-could-power-an-iot-node-2024-03/
Eurek Alert:https://www.eurekalert.org/news-releases/1036858
科学网(中国科学报):https://paper.sciencenet.cn/htmlnews/2024/3/519171.shtm
论文连接:http://dx.doi.org/10.1016/j.device.2024.100318